(57)【要約】【課題】再始動を行う場合に、予熱プラグの過熱を回避しながらも、予熱プラグを最短時間で望ましい温度に持っていく方法を提案すること。【解決手段】ディーゼル・エンジンの予熱プラグを、制御された方式で前記予熱プラグに電力を供給することによって、その設定温度に加熱する方法。先の予熱過程終了後の一定時間間隔の間に、前記予熱プラグに対する電力の供給値を数学的モデルを使用して決定する。当該数学的モデルには、前記予熱プラグの実際の熱状態の数値と、前記先の予熱過程の終了以降に経過した時間と、予熱過程に関連する前記ディーゼル・エンジンのパラメータとが含まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル・エンジンの予熱プラグを、制御された方式で前記予熱プラグに電力を供給することによって、その設定温度に加熱する方法において、
予熱過程終了後の一定時間間隔の間に、前記予熱プラグに対する電力の供給値を数学的モデルを使用して決定し、当該数学的モデルには、前記予熱プラグの実際の熱状態の数値と、前記予熱過程の終了以降に経過した時間と、予熱過程に関連する前記ディーゼル・エンジンのパラメータとが含まれることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記一定時間間隔が、先の予熱過程の終了後、過熱の危険を伴わずに全電力を前記予熱プラグに印加可能になる以前までの経過時間であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記予熱プラグの実際の熱状態が、前記予熱プラグに並行して電力が供給される、前記予熱プラグの物理モデルを使用して決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御された方式でディーゼル・エンジンの予熱プラグに電流を流すことによって、その望ましいまたは設定された温度に予熱プラグを加熱する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は、ディーゼル・エンジンの予熱プラグをエンジンの始動が可能な設定温度まで持っていくために用いられる。
【０００３】
ディーゼル・エンジンの予熱プラグの加熱を制御する方法は、ＭＴＺ  ２０００年１０月号の「ディーゼル・エンジン用の電子制御されたＩＳＳ予熱システム」（「Ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＩＳＳ  ｇｌｏｗ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｄｉｅｓｅｌ  ｅｎｇｉｎｅｓ」）において公知であるが、そこでは、エンジン部品の温度がエンジン制御システムによって測定され、次いでエンジン制御システムと予熱制御器との間の通信が首尾よく確立された後で、エンジン制御システムの初期設定の完了後に予熱コマンドまたは予熱要求が与えられる。
【０００４】
ディーゼル・エンジンの予熱プラグの加熱を制御するためには、予熱プラグの熱状態、特に、急速始動式予熱プラグの場合、先の予熱過程の後に残存する予熱プラグ温度などを再始動時に把握し、それを次回の制御に取り入れることが重要である。
【０００５】
短い加熱時間を実現するために、予熱プラグの公称電圧が利用可能な供給電圧を遙かに下回るように設計されている急速始動式予熱プラグ、例えば、１２Ｖの供給電圧で１０００℃の慣性温度を実現するために、５Ｖの電圧用に設計されている急速始動式予熱プラグは、先行して行われた可能性のある予熱過程を特定するために、急速予熱段階の開始前に予熱プラグの抵抗をチェックするように従来動作されている。既に高温になっている予熱プラグが加熱されると、それは過剰温度によって損傷を受ける恐れがある。したがって、安全上の理由のために、例えば、予熱プラグの高温が確認された場合は、過熱を回避するために、このプラグには低い電圧、例えば、公称電圧が印加されるだけである。しかし、この場合、この後続の予熱過程が非常にゆっくりと行われるものとなるので、予熱プラグが望ましい温度に達するのに非常に長い時間を要するという欠点がある。例えば、短時間に連続して点火スイッチを２度作動しても、２回目の予熱過程の予熱段階では、同じ温度に達するために、１回目に予熱を行った際の２秒という数値に比べ、約１０秒を要する。
【０００６】
【非特許文献１】「ディーゼル・エンジン用の電子制御されたＩＳＳ予熱システム」（Ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＩＳＳ  ｇｌｏｗ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｄｉｅｓｅｌ  ｅｎｇｉｎｅｓ）、ＭＴＺ、２０００年１０月号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の本質を成す目的は、冒頭に特定した形式の方法であって、再始動を行う場合に、予熱プラグの過熱を回避しながらも、予熱プラグを最短時間で望ましい温度に持っていくものを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明によれば、請求項１に記載の方法によって達成される。
すなわち、本発明は、ディーゼル・エンジンの予熱プラグを、制御された方式で前記予熱プラグに電力を供給することによって、その設定温度に加熱する方法において、予熱過程終了後の一定時間間隔の間に、前記予熱プラグに対する電力の供給値を数学的モデルを使用して決定し、当該数学的モデルには、前記予熱プラグの実際の熱状態の数値と、前記予熱過程の終了以降に経過した時間と、予熱過程に関連する前記ディーゼル・エンジンのパラメータとが含まれることを特徴とする方法が提供される。
【０００９】
本発明の方法では、例えば、急速始動式予熱プラグまたは低電圧式予熱プラグの場合では、改良された再始動保護策が講じられ、プリエンプティブ制御(pre-emptive control)を用いることが可能であり、さらに、予熱プラグに残存するエネルギーを考慮し、再始動の際であっても、可能な限り急速に予熱プラグを加熱することも可能である。
【００１０】
この目的のために、予熱プラグの実際の熱状況を前記数学的モデルに取り込んで考慮するとともに、その数学的モデルを使用して、過熱の危険性を伴うことなく予熱プラグを可能な限り迅速に望ましい温度まで持っていくのに、予熱プラグに流す必要がありかつそれに流すことが可能な電流を、先行する履歴、すなわち、１回または複数回の先行する予熱過程と介在する時間間隔の関数として算定する。
【００１１】
したがって、予熱過程の完了後に、予熱制御システムは遮断されずに、例えば、内部または外部電圧を維持することによって、さらに一定の時間にわたって動作する。このような時間は、例えば、既に先に加熱された予熱プラグが、危険を伴わずに、そのプラグに全エネルギー入力量を再び流すことが可能になる以前の経過時間間隔である。
【００１２】
それぞれの予熱過程は、数学的モデルのために、その過程に関連する入力量と一緒に記録されかつ格納される。これらの数量がモデルに入力されかつ利用可能とされる。このモデルにはまた、経過時間間隔、すなわち、最終の予熱過程以降に電流が予熱プラグに流れていない時間と、予熱過程の関連パラメータ、例えば、記録されかつアナログ形式で格納またはモデルに直接利用可能にされた回転速度、温度、噴射量のようなディーゼル・エンジンの状態が含まれている。次いで、このモデルは、これらのパラメータを使用して、過熱の危険性を伴わずに可能な限りの最短時間でまたは予熱プラグに最適な時間で、予熱プラグを再び望ましい温度にまで持っていくのに許容可能でかつ必要なエネルギー入力量を算定する。
【００１３】
本発明の方法の特に好ましい実施形態およびさらなる発展形態は、請求項２および３の主題である。
すなわち、本発明の方法において、前記一定時間間隔は、先の予熱過程の終了後、過熱の危険を伴わずに全電力を前記予熱プラグに印加可能になる以前までの経過時間であってよい。
また、本発明の方法において、前記予熱プラグの実際の熱状態は、前記予熱プラグに並行して電力が供給される、前記予熱プラグの物理モデルを使用して決定されてもよい。
【００１４】
関連図面を参照して、本発明の特に好ましい例示的な実施形態を以下で詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図面に示されている制御装置は、エンジン制御器１と、このエンジン制御器１からの予熱要求が適切なインターフェイスを介して入力される予熱制御器２を備える。予熱制御器２は、予熱要求を読み取り、それに従って予熱プラグ２に電流を流す。
【００１６】
予熱プラグ３と並行して制御される予熱プラグの物理モデル４が、予熱制御器２に設けられており、この物理モデル４は予熱プラグ３の熱状態を描出する。物理モデル４は、少なくともエンジンが回転していないとき、すなわち、ガス交換または燃料注入が行われていないとき、従来の予熱プラグの加熱ロッド先端温度を正確に描出するように設計されている。これは、予熱プラグの加熱と冷却の両方に適用される。
【００１７】
例えば、物理モデル４内部の適切にサイズ決めされた正温度係数（ＰＴＣ）または負温度係数（ＮＴＣ）要素の抵抗を、予熱プラグの熱状態の測定手段として供し得る。それに代えて、その充電状態が前記熱状態に相関する電気蓄積装置も使用可能である。物理モデル４の熱状態は、評価されかつ予熱プラグ制御システム１２で入力量５として利用可能となる。
【００１８】
この予熱制御器２に実装された物理モデル４を使用することにより、予熱プラグ２の動態が非常に正確に記録されるので、予熱プラグ３に実際に存在する温度に関する正確な情報が提供される。
【００１９】
このような精度は、周囲温度を反映する箇所で記録された他の温度と物理モデル４の温度とを比較することによってさらに高められる。このような箇所は、例えば、大きな電流が流れないスタンプ金属グリッド（インターフェイス／通信手段１１）における測定点とすることができる。予熱制御器２に実装されている物理モデル４の場合では、このようなモデルまたは組込み電子部品は、製造時に容易に平衡をとることが可能であり、それによって精度がさらに高まる。
【００２０】
電流測定による予熱プラグ３の抵抗値の評価は、特に動的局面では、確かに温度を測定するには不十分であるが、十分に静的な局面では、予熱プラグ３の抵抗値は物理モデル４の数値と比較可能であり、それによって精度を高めることができるし、あるいは妥当性(plausibility)をチェックすることもできる。予熱プラグの抵抗値と物理モデル４の出力との間で特定の平衡をとるために予熱制御器２が対応すべき機能は、電子的予熱制御システム１２の対応するソフトウェアと記憶素子によって予熱制御器２内で容易に実行できる。
【００２１】
物理モデル４の状態は、適切な電子部品によって評価され、予熱制御システム１２における再処理用の信号として利用可能となる。
【００２２】
したがって、物理モデル４は、予熱プラグ３と並行して動作し、均等なまたは比例的なエネルギー入力を受けて予熱プラグ３の加熱挙動をシミュレートする。このようなシミュレーションは、エンジンが静止している時に加熱挙動と冷却挙動をシミュレートするように適合される。
【００２３】
しかし、予熱制御器２の物理モデル４は、燃焼エネルギーまたは、推力動作(thrust operation)などにおけるような追加的な冷却の結果として燃焼室中の予熱プラグに生じるエネルギー流入またはエネルギー流出を受けることがない。したがって、物理モデル４がその目的を果たしかつ可能な限り適切に予熱プラグ３の温度をシミュレートするためには、物理モデル４を並行して制御することに加えて、標準的な状態から逸脱する外的影響による追加的な正または負のエネルギー入力も数学的に考慮される。例えば、このような目的のために、実際のエンジンの状態、例えば、その回転速度、そのトルク、噴射量、および温度等々を考慮し、それに従って物理モデル４の制御を修正する補正モジュール１３を設け、物理モデル４による予熱プラグの温度出力が、予熱プラグの実際の現時点における温度と適切に一致するようにする。
【００２４】
最も単純な場合では、制御が固定値によって限定される。例えば、エンジンの動作時に、少なくとも直接噴射ディーゼル・エンジンでは、低速境界域にある場合および非常に大きな負荷が掛かっている場合を除いて、予熱プラグの温度を望ましい温度に維持するには、静止状態のエンジンに比べてより大きなエネルギー要件が必要であることが知られている。通常、予熱制御システム１２は、エンジンの動作条件に関係なく予熱プラグの温度を一定に維持するように、予熱プラグ３に対するエネルギー供給を調節する。したがって、エンジンが回転し、その結果、予熱プラグ３に流れるエネルギーが通常ではエンジン静止時よりも大きいとき、予熱プラグ３がちょうど望ましい温度に到達したものと見なすことができる。したがって、このような場合、補正モジュール１３によって物理モデル４を強制的に望ましい温度に対応する状態とすることができ、この場合の記録も簡単である。
【００２５】
物理モデル４が、実際の予熱プラグの温度またはエネルギー含量をさらに正確に示す必要がある場合、または、例えば、間接噴射エンジンもしくは固定値によって上記のようにモデルを単純に限定することでは十分ではない他のエンジンの場合、追加的な正または負のエネルギー入力を測定技術によって記録し、さらに、例えば、噴射量、回転速度、内部トルク、空気の温度、エンジン温度、水温、または油温のようなエンジン制御器１または予熱制御器２で利用可能なパラメータに相関させて設定する。入手したデータに基づいてアルゴリズムをコンパイルし、補正モジュール１３に組み込む。この補正モジュールは、予熱プラグに電流が通過するのと並行して、物理モデル４に対する制御信号を修正し、物理モデル４が可能な限り正確に予熱プラグの実際の温度に追従するようにする。このようにして、予熱プラグの温度を制御することができるとともに、制御閉ループが物理モデル４の温度を記録することによって形成される。それによって過大負荷、制御誤差等々を回避することができる。次いで、例えば、エンジン制御器１によって予熱制御器２に送られた望ましい温度を相対的に簡単に変換しかつ監視することが可能であり、次いで、このような温度に到達したことをエンジン制御器１にフィードバックすることができる。
【００２６】
しかも、このような調節の結果として、予熱プラグ３を望ましい温度までさらに急速に持っていくことが可能である。なぜなら、この予熱プラグに必要なエネルギー入力は、予熱プラグの物理モデル４と、そのソフトウェア手段に基づいて正確に把握されるからである。したがって、得られる温度が予熱プラグ３にフィードバックされないことから安全性を高めるのに加熱速度を遅くするといった従来のような制約は無い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の方法を実施するための制御装置の概略的回路図を示す。
【符号の説明】
【００２８】
１  エンジン制御器
２  予熱制御器
３  予熱プラグ
４  物理モデル
５  入力量
１１  インターフェイス／通信手段
１２  予熱プラグ制御システム
１３  補正モジュール
【図１】
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